Ekologická syntéza kvantových teček na bázi ZnS

Bc. Patrik Plaček

Master's thesis

Green synthesis of ZnS quantum dots

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá ekologickou syntézou a charakterizací nanodispergovaného ZnS. Byly syntetizovány monodispergované kvantové tečky ZnS s vysokou schopností fotoluminiscence o velikostech v rozmezí od 3,6 nm do 3,9 nm pomocí metody hot-injection při 280 °C. Jako nové prekurzory síry byly využity tyto námi připravené deriváty thiomočoviny: N-phenylmorpholine-4-carbothioamide, 1-allyl-3-hexylthiourea, (Z)-N-(octadec-9-enyl)morpholine-4-carbothioamide, (Z)-1-allyl-3-(octadec-9-enyl)thiourea a (Z)-1-(octadec-9-enyl)-3-phenylthiourea. XRD odhalilo kubickou strukturu u všech syntetizovaných ZnS QDs. Metodou EDS bylo potvrzeno složení, a tudíž dosažení kvantových teček ZnS a nezávisle na XRD byla potvrzena velikost ZnS QDs měřením STEM. Měření fotoluminiscence vykazují modrou luminiscenci emitovanou v oblastech od 435 nm do 486 nm. Spektrum rozkladu pro emisní záření ZnS QDs odhalilo jak rychlé (do desítek nanosekund), tak pomalé složky (od stovek nanosekund po milisekundy). Byly provedeny dopace syntetizovaných ZnS QDs pomocí těchto dopantů: CuCl, MnCl2 a CuCl2. Dopované ZnS QDs byly syntetizovány pomocí metody iontové výměny. Fotoluminiscenční spektra prokazují posun vlnových délek excitačních i emisních maxim a v případě měření absorpce došlo u všech použitých dopantů k posunu absorpčních hran směrem k nižším vlnovým délkám.

Abstract:

This diploma thesis deals with the eco-friendly synthesis and characterization of nanosized ZnS. Highly photoluminescent uniform ZnS QDs with a particle size of 3,6 nm do 3,9 nm range were synthesized by hot-injection method at 280 °C. The following thiourea derivates, prepared by us, has been used as new precursors of sulfur: -phenylmorpholine-4-carbothioamide, 1-allyl-3-hexylthiourea, (Z)-N-(octadec-9-enyl)morpholine-4-carbothioamide, (Z)-1-allyl-3-(octadec-9-enyl)thiourea a (Z)-1-(octadec-9-enyl)-3-phenylthiourea. XRD revealed a cubic structure for all prepared samples. Structure and chemical composition of separated and purified ZnS QDs was confirmed by EDS and XRD measurements, the size of ZnS QDs was confirmed by STEM measurements, also. Photoluminescence measurements of ZnS QDs exhibit blue photoluminescence in the range of 435 nm to 486 nm. The decay spectrum for ZnS QDs reveal both fast (up to tens of nanoseconds) to slow components (from hundreds of nanoseconds to few miliseconds). Doping of synthesized ZnS QDs was performed using the following dopants: CuCl, MnCl2 a CuCl2. Doped ZnS QDs were synthesized by ionic exchange method. Photoluminescence spectra show a shift in the wavelengths of excitation and emission maxima. For all doped ZnS QDs the blue shift in absorbance spectra was observed.

Keywords

nanotechnologie, kvantové tečky, fotoluminiscence, nanočástice, nanokrystaly

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 7. 2020

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Miroslav Vlček, CSc.

University of Pardubice

Faculty of Chemical Technology

Master programme / field:
Chemistry and Technology of Materials / Material Engineering